《環(huán)形電源變壓器計(jì)算步驟》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《環(huán)形電源變壓器計(jì)算步驟（43頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、環(huán)形電源變壓器計(jì)算步驟編寫者：黃永吾2002.09.版,已知變壓器有以下主要參數(shù)： 初級(jí)電壓1=220V, 頻率 f=50Hz 次級(jí)電壓2=50V, 電流2=2A 其他一些要求如安規(guī)、溫升、電壓調(diào)整率、環(huán)境、（防潮、防震、防灰塵等）、工作狀態(tài)、壽命等。,環(huán)型變壓器設(shè)計(jì)軟件計(jì)算步驟如下：,1.計(jì)算變壓器功率容量： 2.選擇鐵芯型號(hào)與尺寸： 3.計(jì)算鐵芯磁路平均長(zhǎng)度: 4.計(jì)算鐵芯有效截面積: 5.計(jì)算鐵芯質(zhì)量： 6.估算變壓器外徑、高度： 7.計(jì)算可容納導(dǎo)線面積： 8.初定電壓調(diào)整率： 9.選擇負(fù)載磁通密度： 10.計(jì)算匝數(shù)： 11.計(jì)算空載電流： 12.計(jì)算次級(jí)折算至初級(jí)電流： 13計(jì)算鐵芯鐵
2、損： 14計(jì)算鐵損電流： 15計(jì)算初級(jí)電流:,以下為結(jié)構(gòu)計(jì)算：,16.計(jì)算各繞組最大帶絕緣導(dǎo)線直徑： 17.校核能否繞下 : 18.計(jì)算各繞組平均每匝長(zhǎng)度: 19.計(jì)算各繞組導(dǎo)線電阻: 20.計(jì)算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量： 21.計(jì)算各繞組銅損： 22.計(jì)算各繞組空載電壓： 23.核算各繞組次級(jí)電壓： 24.核算初級(jí)電流: 25.核算電壓調(diào)整率： 重復(fù)825項(xiàng)計(jì)算三次： 26.修正次級(jí)匝數(shù)： 27.確定變壓器外徑、高度： 28計(jì)算變壓器等效散熱面積： 29.計(jì)算溫升： 重復(fù)1827項(xiàng)計(jì)算三次,環(huán)型變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：,1.計(jì)算變壓器功率容量： 2.選擇鐵芯型號(hào)與尺寸： 3.計(jì)算鐵芯磁路平均長(zhǎng)度
3、: 4.計(jì)算鐵芯有效截面積: 5.計(jì)算鐵芯質(zhì)量： 6.估算變壓器外徑、高度： 7.計(jì)算可容納導(dǎo)線面積： 8.初定電壓調(diào)整率： 9.選擇負(fù)載磁通密度: 10.計(jì)算匝數(shù)： 11.計(jì)算空載電流： 12.計(jì)算次級(jí)折算至初級(jí)電流： 13計(jì)算鐵芯鐵損： 14.計(jì)算鐵損電流： 15計(jì)算初級(jí)電流: 16.計(jì)算各繞組最大帶絕緣導(dǎo)線直徑： 17.校核能否繞下 : 18.計(jì)算各繞組平均每匝長(zhǎng)度: 19.計(jì)算各繞組導(dǎo)線電阻: 20.計(jì)算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量： 21.計(jì)算各繞組銅損： 22.計(jì)算各繞組空載電壓： 23.核算各繞組次級(jí)電壓： 24.核算初級(jí)
4、電流: 25.核算電壓調(diào)整率： 重復(fù)825項(xiàng)計(jì)算三次： 26.修正次級(jí)匝數(shù)： 27.確定變壓器外徑、高度： 28計(jì)算變壓器等效散熱面積： 29.計(jì)算溫升： 重復(fù)1927項(xiàng)計(jì)算三次,1計(jì)算變壓器功率容量,純電阻性負(fù)載繞組伏安值： VA純阻=UiIi 半波整流繞組伏安值： VA半波=1/2UjIj+UjI2j- I2= 全波整流繞組伏安值： VA全波=1.71UkIk 橋式整流繞組伏安值 VA橋式=UmIm 倍壓整流繞組伏安值： VA倍壓=UdId 變壓器功率容量計(jì)算： VA換算= VA純阻+VA半波+VA全波+VA橋式+VA倍壓,,,,2鐵芯型號(hào)與尺寸：,,,,,3
5、計(jì)算鐵芯磁路等效長(zhǎng)度lfe：,環(huán)型變壓器用到外徑、內(nèi)徑的地方很多，為了方便閱讀，我們將編號(hào)作統(tǒng)一規(guī)定，以鐵芯開始D51表示鐵芯未包絕緣前的外徑、D52表示鐵芯未包絕緣前的內(nèi)徑。注腳單數(shù)表示外徑，雙數(shù)表示內(nèi)徑，依鐵芯上包絕緣、繞線順序遞增。 鐵芯磁路平均長(zhǎng)度lfe（cm）=（D51+D52）/20 =3.1416(80+40)/20=18.85cm D51鐵芯外徑（mm） D52 鐵芯內(nèi)徑（mm）,4計(jì)算鐵芯有效截面積Afe：,Afe=（D51-D52）B11Kfe /200（cm2） Kfe鐵心片占空系數(shù) B11鐵芯寬度（mm） 例：鐵芯OD 80/40-20
6、 0.35mm 鐵芯片 Afe=（D51-D52）B11Kfe /200 =（80-40）200.95 /200=3.8（cm2）,,,5.計(jì)算鐵芯質(zhì)量：,鐵芯質(zhì)量Gfe= Afelfe ---鐵芯材料密度 g/cm3 Z11 =7.65 g/cm3 例： Gfe= Afelfe=3.818.87.65=546.5 g,6. 估算變壓器外徑、高度：,變壓器外徑、高度應(yīng)在絕緣設(shè)計(jì)結(jié)束才是真正的資料，為了便于先估算變壓器外徑、高度是否滿足客戶的要求必須先計(jì)算出變壓器外徑、高度。 變壓器外徑、高度取決于變壓器的內(nèi)孔，內(nèi)孔并非越小越好，內(nèi)孔的大小除了受繞線機(jī)的限制外，還受溫升的影響。因此內(nèi)孔分留
7、1/4、1/2、3/4內(nèi)徑三種情況，本資料的計(jì)算依據(jù)為內(nèi)孔留1/2內(nèi)徑。 例：OD 80/40-20鐵心 內(nèi)孔=40/2=20 面積Aw1與面積AW2應(yīng)相等，下列等式成立。 Do2- D512= D522- Di2 Do2 = D522- Di2+D512 Do = D522- Di2+D512 Do =D522- Di2+D512=402- 202+802=87mm 變壓器高度：HT=(0.5D522-0.5Di2)/D52+B11 HT =(0.5D522-0.5Di2)/ D52+B11 =(0.5402-0.5202)/40+20=35 B11鐵芯高度（mm） 國外資料（英、美、
8、獨(dú)聯(lián)體等）介紹HT=B11+D52-Di 請(qǐng)注意：為什么HTB11+D52-Di=20+40-20=40,,,,7.計(jì)算容納導(dǎo)線面積Aw：,變壓器容納導(dǎo)線面積為鐵芯內(nèi)面積減去1/4不能繞線面積(即內(nèi)孔留1/2內(nèi)徑)，再減去絕緣所占面積。 可繞線面積Ao=0.750.7854D522=0.750.7854402=942.5 鐵芯內(nèi)徑貼2層t1(厚度0.1)的絕緣帶（紙）其所占面積A1為； A1=21.25t1D52=2.50.140=32mm2 鐵芯外徑半疊包1次t2(厚度0.07)的絕緣帶（紙）其所占面積A2為； A2=21.25 t2 D51=2.50.0780=44mm2 變壓器外徑半疊包
9、1次 t2(厚度)的絕緣帶（紙）其所占面積A3為； A3=21.25 t2 Do=2.50.0787=48mm2 Aw=Ao-A1-1.5(A2+A3)=942.5-32-1.5(44+48)=772.5 mm2,8.初定電壓調(diào)整率U%：,電壓調(diào)整率U%在10%-30%之間，可初定為15%，通過計(jì)算后修正。,9. 選擇負(fù)載磁通密度B：,鐵芯負(fù)載磁通密度最大值可選為1.8特，考慮變壓器要通過1.1倍的過電壓考驗(yàn)，故可選為1.8/1.11.65特。 大鐵芯負(fù)載磁通密度可根據(jù)銅損等于鐵損來確定磁通密度。一般負(fù)載磁通密度要小于1.65特,10. 計(jì)算匝數(shù):,初級(jí)匝數(shù) 1(1U%/2)/(4.44BfA
10、fe10-4) 次級(jí)匝數(shù) (1U%/2)/(4.44BfAfe10-4) 例：OD 80/40-20 0.35mm硅鋼片，B=1.65T, U%=13%,f=50Hz,U1=220V 220(1-0.13/2)/(4.441.65503.810-4) =1478匝 50(10.065)/(4.441.65503.810-4) =383,11. 計(jì)算空載電流0：,0=HLfe/N1 H磁場(chǎng)強(qiáng)度（安匝厘米）由試驗(yàn)畫出磁化曲線得出 ,此曲線為典型磁化曲線,不是實(shí)際磁化曲線. Lfe鐵芯片磁路平均長(zhǎng)度（厘米） N1初級(jí)圈數(shù) 例:0=HLfe/N1 =0.42218.85/1478=0
11、.00538A=5.38mA,12. 計(jì)算次級(jí)折算至初級(jí)電流1：,1=InNn/ N1 (A) n1 例：1=I2N2/ N1 =2383/1478=0.518A,13. 計(jì)算鐵芯損耗Pfe(瓦)：,PfefeP15/50(B /1.5)2 (瓦) 例： PfefeP15/50(B /1.5)2 =0.54651.2(1.65/1.5)2=0.7935瓦 fe鐵芯質(zhì)量（Kg） P15/50 材料單位損耗（W/Kg） 由于材料的出廠標(biāo)準(zhǔn)與材料的實(shí)際性能相差不大，Z11材料單位損耗P15/50、材料標(biāo)準(zhǔn)定為1.2瓦/公斤，,14. 計(jì)算鐵損電流fe：,fePfe1=
12、0.7935/220=0.0036A Pfe鐵芯損耗(瓦),15. 計(jì)算初級(jí)電流1：,1=(1 +fe )2 +02 =(0.518 +0.0036)2+0.0053822=0.522A 1 次級(jí)折算至初級(jí)電流（A） fe鐵損電流（A） 0空載電流（A）,,,,16. 計(jì)算各繞組最大導(dǎo)線直徑djn：,計(jì)算線徑有兩種方法，一種是采用電流密度來計(jì)算線徑，這種計(jì)算方法要先計(jì)算出電流密度，且直接計(jì)算出裸線直徑，線徑與功率大小有關(guān)。同樣的鐵芯和膠芯不同的電壓調(diào)整率，輸出功率不同，電流密度相差較大而線徑相差無幾，這種計(jì)算方法準(zhǔn)確度隨電流密度這一數(shù)據(jù)的來源而定。第二種方法則認(rèn)為一定的鐵芯和膠芯，如
13、果匝數(shù)確定下來（電壓調(diào)整率影響匝數(shù)），能繞下的最大線徑也就定下來，計(jì)算出的是帶絕緣的最大線徑，通過查表查出裸線直徑，可以小于此線徑但不能大于此線徑。后一種方法便于計(jì)算機(jī)編程，要計(jì)算機(jī)查表也不難。我們介紹第二種確定線徑的方法。 先計(jì)算出帶絕緣導(dǎo)線最大直徑，然后查表得裸線直徑： dj1=0.45AW/N1 =0.45772.5/1.381478= 0.41 mm dj2=0.45AW/N2 =0.45772.5/1.38383=0.81 mm 查線規(guī)表分別選用牌號(hào)QA-1（2UEW）裸線直徑0.35mm與0.7mm導(dǎo)線 帶絕緣直徑dj1和dj2分別為0.41與0.78mm,,,,,17. 校核能
14、否繞下：,采用槽滿率K11來校核能否繞下； 槽滿率K11=(Nnd2jn)/AWn =(14780.410.41+3830.780.78)/772.5=0.62槽滿率K11不可大于0.65否則繞繞后尺寸小于規(guī)定值,18. 計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU：,環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比EI型變壓器略為復(fù)雜一些,但如能掌握其要領(lǐng),則可事半功倍變成輕而易舉的事,第一,要層次分明,一層一層的計(jì)算一點(diǎn)不可含糊,第二,只要掌握在半迭包時(shí)外層的絕緣面積一定等于內(nèi)孔的絕緣面積,只不過內(nèi)孔的直徑較小堆得比較厚,其厚度之比與直徑成反比.要計(jì)算繞組導(dǎo)線平均每匝長(zhǎng)度，先要一步步計(jì)算才能計(jì)算出平均每匝長(zhǎng)度。,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均
15、長(zhǎng)度LCU：(續(xù)),1.鐵芯內(nèi)貼2層0.12mm電纜紙，外圍2層0.12mm電纜紙，包后其尺寸如下： 仍以O(shè)D 80/40-20鐵芯為例： 外徑D53=D51+41.250.12= 80+41.250.12=80.6 內(nèi)徑D54=D52 -41.250.12= 40-0.3=39.4 式中： D51為鐵芯外徑尺寸，D52為鐵芯內(nèi)徑尺寸（mm） 1.25為絕緣材料迭包系數(shù) 我門再強(qiáng)調(diào)一次。 環(huán)型變壓器用到外徑、內(nèi)徑的地方很多，為了方便閱讀，我們將編號(hào)作統(tǒng)一規(guī)定，以鐵芯開始D51表示鐵芯未包絕緣前的外徑、D52表示鐵芯未包絕緣前的內(nèi)徑。注腳單數(shù)表示外徑，雙數(shù)表示內(nèi)徑，依鐵芯上包絕緣、繞線順序遞增
16、。,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU：(續(xù)),2鐵芯上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下： 仍以O(shè)D 80/40-20鐵芯為例： 外徑D55=D53+221.250.07=80.6+0.35 =80.95 mm 內(nèi)徑D56=D54-221.250.07D53/D54 =39.4-221.250.0780.6/39.4 =38.7 mm 3. 鐵芯上繞初級(jí)線圈用QZ2 0.35mm漆包線,帶絕緣線徑0.41mm，匝數(shù)1478匝。 繞線時(shí)線與線之間不可能排的很嚴(yán)實(shí)，以及導(dǎo)線堆棧起來總存在間隙，因此引入排繞系數(shù)K排與迭繞系數(shù)K迭，具體數(shù)字推薦采用下表所列數(shù)字。,排
17、繞系數(shù)與迭繞系數(shù)表,線徑0.81 K排 1.25 1.2 1.15 1.1 K迭 1.1 1.15 1.2 1.25,,,,,,,,,,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU ：(續(xù)),先計(jì)算初級(jí)線圈能在鐵心內(nèi)、外各繞幾層。 (1)按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N52 N52=（Y-Y2-S）/Z (2)按外徑方向繞的層數(shù)為N51 N51=（-X+X2+S）/Z 式中：X=(D55-dj1)=3.1416(80.95-0.41)=253 mm Y=(D56+dj1)=3.1416(38.7+0.41)=122.9 mm L=N1dj1K排=14780.411.15=696.9 m
18、m S=4Ldj1=43.1416696.90.41=3591 mm Z=2dj1=23.14160.41=2.576 mm 按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N52 N52=（Y-Y2-S）/Z=（122.9-122.92-3591）/2.576=6.056層 按外徑方向繞的層數(shù)為N51 N51=（-X+X2+S）/Z=（-253+2532+3591）/2.576=2.723層,,,,,,,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU ：(續(xù)),(3) 繞好初級(jí)繞組后的外徑D57和內(nèi)徑D58分別為： D57=D552N51dj1K迭= 80.95230.411.2=83.9 mm D58=D56 2N52dj1
19、K迭= 38.7 260.411.2=32.8 mm (4) 初級(jí)繞組平均匝長(zhǎng)LCU1： T11=N51dj1K迭= 30.411.2=1.476 mm T12= N52dj1K迭=60.411.2=2.95 mm LCU1=0.1((D51-D52)+2B11+0.5(D55-D51+D52-D56+T11+T12)) =0.1((80-40)+220+0.5(80.95-80+40-38.7+1.476+2.95)) = 9.05 cm,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU ：(續(xù)),(5) 初級(jí)繞組上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下： 外徑D59=D
20、57+221.250.07=83.9+0.35=84.25 mm 內(nèi)徑D60=D58221.250.07D57/D58 =32.850.0783.9/32.8 =31.9 mm (6）包好絕緣的初級(jí)繞組上繞次級(jí)線圈用QZ-2 0.7mm漆包線,帶絕緣線徑0.776mm，匝數(shù)383匝。 先計(jì)算次級(jí)線圈能在繞組內(nèi)、外各繞幾層。 (7) 按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N54 N54=（Y-Y2-S）/ Z (8) 按外徑方向繞的層數(shù)為N53 N53=（X+X2+S）/Z,,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU ：(續(xù)),式中：X=(D59 dj2)=3.1416(84.25 0.776)=262.2
21、mm Y=(D60+dj1)=3.1416(31.9+0.776)=102.7 mm L=N2dj2K排=3830.7761.10=326.9 mm S=4Ldj2=43.1416326.90.776=3188 mm Z=2dj2=23.14160.776=4.89 mm 按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N54 N54=（Y Y2-S）/Z=（102.7 102.72-3188）/4.89 =3.5 層 按外徑方向繞的層數(shù)為N53 N53=（ X+X2+S）/Z=（ 262.2+262.22+3188）/4.89 =1.2 層 (9) 繞好次級(jí)繞組后的外徑D61和內(nèi)徑D62分別為：
22、 D61=D59+2N53dj2K迭= 84.25+220.7761.25=88.13 mm D62=D60 2N54dj2K迭= 31.9 240.7761.25=24.14 mm,計(jì)算各繞組導(dǎo)線平均長(zhǎng)度LCU ：(續(xù)),(10) 次級(jí)繞組平均匝長(zhǎng)LCU2： T21=N53dj2K迭= 20.7761.25=1.94 mm T22=N54dj2K迭=40.7761.25=3.88 mm LCU2=0.1((D51 D52)+2B11+0.5(D59-D51+D52-D60+T21+T22)) =0.1((80 40)+220+0.5(84.25-80+40-31.9+1.94+3.
23、88)) = 10.85 cm (11)次級(jí)繞組上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下： 外徑D63=D61+221.250.07=88.13+0.35=88.25 內(nèi)徑D64=D62 221.250.07D61/D62 =24.14-50.0788.13/24.14 =22.9 mm 由于有引出線的存在，變壓器外徑要加上2倍引出線的厚度因此變壓器外徑D0等于： D0等于=D63+（48）=88.25+4=92 mm,19. 計(jì)算各繞組導(dǎo)線電阻Rn:,Rn=0.01(NnLCUnrn) R1=0.01(N1LCU1r1) R2=0.01(N2LCU2r2) rn-每米
24、電阻m(查線規(guī)表) 查線規(guī)得：r1=0.6029 m, r2=0.06394 m R1=0.01(N1LCU1r1) =0.01133411.640.6029=93.62 R2=0.01(N2LCU2r2) =0.0113411.460.06394=0.982,20. 計(jì)算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量Gn：,Gn=0.01NnLCUngn克 G1=0.01N1LCU1g1 克 G2=0.01N2LCU2g2 克 g-導(dǎo)線每米重量gm(查線規(guī)表) 查線規(guī)得：g1=0.2523, g2=2.516 G1=0.01N1LCU1g1 =0.01133411.640.2523=38.9g G2=0.01N2LC
25、U2g2 =0.0113411.462.516=38.6g,21. 計(jì)算各繞組導(dǎo)線損耗PCUn：,PCUn=I2nRn瓦 PCU1=I21R1=0.12293.62=1.348瓦 PCU2=I22R2=10.982=0.982瓦 PCU=PCU1+PCU2=1.348+0.982=2.33瓦,22. 計(jì)算各繞組次級(jí)空載電壓Un0：,Un0=U1Nn/N1 U20=U1N2/N1 =220134/1334=22.1V,23. 計(jì)算各繞組次級(jí)負(fù)載電壓U2：,U2=((U1-I1R1 )N2/N1)-I2R2 =((220-0.1293.62)134/1334)-10.982 =20V,
26、24. 核算初級(jí)電流1 ：,1 =（P2+Pfe+ Pcu）/U1 =（20+2.46+2.33）/220=0.113 1=(1 )2 +02 =(0.113)2 +0.04172=0.12（A） U1 初級(jí)電壓（V） Pfe 鐵芯損耗(W) Pcu 各繞組導(dǎo)線損耗（W） 1次級(jí)折算至初級(jí)電流（A）,,,25. 核算電壓調(diào)整率U%：,U%=(U20-U2 )100%/U20=(22.1-20)100%/22.1=9.3% 符合要求不需重復(fù)8-23步計(jì)算。 U20次級(jí)空載電壓（V） U2 次級(jí)負(fù)載電壓（V）,26.修正次級(jí)匝數(shù)Nn：,N2=（U2I2R2）N1/(U1I1R1 ) =(
27、50+21.91)1478/(220-0.52625.75)=382 相差兩匝誤差0.5%符合要求不需重復(fù)項(xiàng)計(jì)算,27.確定變壓器外徑、高度：,變壓器外徑已由第18節(jié)算出 變壓器高度：HT=(0.5D522-0.5Di2)/D52+B11 HT =(0.5D522-0.5Di2)/D52+B11=(0.5402-0.522.92)/40+20=33.5 B11鐵芯高度（mm）,,28. 計(jì)算變壓器等效散熱面積F：,變壓器等效散熱面積假定為直徑等于變壓器最大外徑，高度等于變壓器高度的圓柱體的表面積。因此； 變壓器等效散熱面積F=0.01(Do2/2 +DoH )cm2 例：OD 80/40-20
28、 鐵芯 F=0.01(Do2/2 +DoH ) =0.01(922/2 +9233.5 )=230cm2,29.核算變壓器溫升t：,線圈溫升：tcu=(Pcu+Pfe)/(FcuM10-3) M-散熱系數(shù) 瓦/-cm2 tcu=(Pcu+Pfe)/(FcuM10-3) =(14.66+0.7935)/(2301.0610-3) =63 根據(jù)此溫升重新計(jì)算銅損，多次計(jì)算后得溫升67在此不再重復(fù)： 此計(jì)算溫升應(yīng)在0.8-0.95允許溫升范圍內(nèi),負(fù)載在何時(shí)測(cè),計(jì)算出溫度后,根據(jù)客戶要求；如客戶要求在通電20分鐘以內(nèi)測(cè)試負(fù)載電壓則不須重新計(jì)算，否則要根據(jù)溫升后電阻增加而引起壓降增加要改變?cè)褦?shù)需要重新計(jì)算使用環(huán)境溫度加溫升時(shí)的電阻值。以保證在溫升穩(wěn)定后電壓仍在規(guī)定范圍內(nèi)： 例：要求環(huán)境溫度t1=+40，計(jì)算溫升t為+60 則電阻的溫度系數(shù)為：O=(234.5+ t1+t)/254.5 =(234.5+40+60)/254.5=1.314 如原電阻R=25.88現(xiàn)為R=1.31425.88=34 然后重復(fù)1827項(xiàng)計(jì)算,
環(huán)形電源變壓器計(jì)算步驟
